水泥的各項(xiàng)物理和化學(xué)指標(biāo)解讀.docx

《水泥的各項(xiàng)物理和化學(xué)指標(biāo)解讀.docx》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

水泥的物理與化學(xué)性能指標(biāo)：1.1水泥的強(qiáng)度GB175—2007通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)中，水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)配比由水泥1：標(biāo)準(zhǔn)砂3：水膠比0.5（w/c）的試驗(yàn)取得。這是為克服本應(yīng)用水泥漿試塊形成和試驗(yàn)中存在一定難度與偏差大而采用的試驗(yàn)方法。水泥的強(qiáng)度來(lái)自水泥石中礦物，水泥硬化體強(qiáng)度增長(zhǎng)分為C3S>C2S>C4AF>C3A；C3A礦物早期強(qiáng)度高，早期水化熱大，但C3A對(duì)總的水泥強(qiáng)度增長(zhǎng)中貢獻(xiàn)應(yīng)該是最小的?，F(xiàn)代水泥生產(chǎn)中有適當(dāng)降低C3A礦物含量的訴求。水泥強(qiáng)度除受四種礦物組成與水灰比的影響外，還與石膏摻入量、水泥顆粒、礦物料的摻入、拌和程度、拌和方式、養(yǎng)護(hù)條件等因素有關(guān)。混凝土配合比的設(shè)計(jì)配制的強(qiáng)度等級(jí)與水泥強(qiáng)度有著密切聯(lián)系。由于水泥強(qiáng)度波動(dòng)大，造成混凝土強(qiáng)度波動(dòng)大，這是屢見(jiàn)不鮮的。商混公司從經(jīng)濟(jì)合理性角度出發(fā)，設(shè)計(jì)配比的富余強(qiáng)度值常制定在標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度值的1.15~1.25倍。在其原材料等不變情況下，當(dāng)水泥強(qiáng)度與正常供應(yīng)的水泥強(qiáng)度值超過(guò)低于5Mpa時(shí)，混凝土28d強(qiáng)度質(zhì)量會(huì)受到威脅。目前商品混凝土公司逐步增多采用P.O42.5R型水泥，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中P.O42.5R型水泥3d強(qiáng)度為22Mpa,而P.O42.5水泥3d強(qiáng)度為17Mpa,相差5Mpa；雖然正常供應(yīng)的P.O42.5水泥3天強(qiáng)度 也能達(dá)到22Mpa,但水泥廠為了確保R型水泥的早期強(qiáng)度要求，或多或少會(huì)采取一些提高水泥早期強(qiáng)度的措施。如適當(dāng)提高水泥熟料中C3S與C3A礦物含量，增加水泥的比表面積，調(diào)整混合材的摻量與品種，摻用助磨劑，使用脫硫石膏等措施。這些措施中多項(xiàng)對(duì)商品混凝土的塌落度損失，凝結(jié)時(shí)間，早期塑性收縮，增加裂縫機(jī)率及耐久性質(zhì)量有影響。水泥品質(zhì)除需注重硬性指標(biāo)強(qiáng)度等外，考慮對(duì)商品混凝土性能潛移默化的影響是水泥科技領(lǐng)域界探討與研究的方向。1.2水泥細(xì)度水泥細(xì)度是水泥廠生產(chǎn)中檢測(cè)頻次最多的物理性能指標(biāo)。水泥細(xì)度的粗細(xì)對(duì)水泥的水化速率與水化完全程度有著相當(dāng)影響。水泥細(xì)度粗，粗顆粒水泥的水化速率減慢，并使其不能水化的顆粒量增多，影響著水泥強(qiáng)度的正常發(fā)揮。水泥細(xì)度過(guò)細(xì)，使水泥早期水化速率加快，早期水化放熱速率增快，水泥早期強(qiáng)度明顯提高，如不能合理的調(diào)整水泥煅燒熟料的配比，水泥后期強(qiáng)度增長(zhǎng)減少，28d以后的強(qiáng)度增長(zhǎng)減少對(duì)水泥石的耐久性有影響。所以，水泥細(xì)度應(yīng)控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，讓其水化速率適合水泥強(qiáng)度正常發(fā)揮的要求中。即3d到28d強(qiáng)度能增長(zhǎng)0.8倍或以上，并能繼續(xù)增長(zhǎng)。GB175—2007通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)中增加了R型水泥，水泥廠為了適應(yīng)R型水泥早強(qiáng)要求，普遍采用提高水泥出磨細(xì)度措施使水泥早期強(qiáng)度得到提高。目前水泥廠提供的水泥比表面積在 350~370㎡/kg居多，比表面積比該標(biāo)準(zhǔn)前使用的水泥約提高10%左右。水泥比表面積的提高水泥的質(zhì)量指標(biāo)并沒(méi)有什么影響，但大型水泥廠的水泥85%以上都是供給混凝土公司應(yīng)用，比表面積提高加速水泥顆粒完全水化，對(duì)混凝土的外加劑適應(yīng)性，塌落度經(jīng)時(shí)損失，早期塑性收縮，干燥收縮等均有一些影響，施工后如再不有效養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土的碳化，耐久性都會(huì)有影響。1.3水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度標(biāo)準(zhǔn)稠度是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的一個(gè)水泥漿體稠度。標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量是指水泥與加入的水按要求攪拌達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)所需的用水量，水與水泥質(zhì)量之比以百分?jǐn)?shù)表示。標(biāo)準(zhǔn)稠度試驗(yàn)的目的是測(cè)定水泥凝結(jié)時(shí)間、安定性及水化熱。當(dāng)水泥與水混合時(shí)，發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)，水與水泥顆粒表面的礦物立即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成含有水份的化合物，并釋放出一定的熱量，這就是“水化”。水泥與水拌合后，形成具有可塑性的漿體，然后逐漸變稠，失去的塑性達(dá)到規(guī)定值，這就稱為“凝結(jié)”。水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的多少與多方面因素有關(guān)，在相同的礦物含量時(shí)水泥也會(huì)顯示出不同用水量，因水泥的水化活性取決于其加工過(guò)程，即水泥熟料煅燒速率、溫度和冷卻效果，這些會(huì)影響到礦物相在熟料中的分布，晶體尺寸大小，晶體缺陷的程度，晶型轉(zhuǎn)變等。熟料粉磨水泥時(shí)有個(gè)石膏摻量問(wèn)題，很重要的是 C3A的活性和硫酸鈣（CaSO4）的溶解度、溶解速率，并與溶液中的硫酸鹽離子濃度和可溶堿等有關(guān)。水泥用水量的多少明顯的影響到外加劑適應(yīng)性問(wèn)題，通常用水量小的水泥與外加劑適應(yīng)性均較好，反之就差。標(biāo)準(zhǔn)稠度大，即用水量大的水泥對(duì)混凝土水灰比有著直接的影響，影響到混凝土強(qiáng)度的下降，反映出混凝土用水量大，塌落度損失快，收縮大，開(kāi)裂多，碳化大，耐久性降低。所以水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度上升應(yīng)引起水泥界人士的重視。1.4水泥的凝結(jié)時(shí)間水泥與水拌和反應(yīng)的物理變化是水泥漿體從可工作的塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變成堅(jiān)硬，脆性材料。水泥漿凝結(jié)過(guò)程分為初凝和終凝，可以采用標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行測(cè)定比較。水泥中摻入一定量的石膏能起到調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間的功能。當(dāng)水泥中未摻石膏與水拌和會(huì)產(chǎn)生急凝現(xiàn)象，其鋁酸鹽相（C3A）會(huì)與水迅速反應(yīng)，C3S也會(huì)有顯著的水化作用。水泥比表面積又高時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生急凝。急凝后產(chǎn)生的水泥團(tuán)塊很難再散開(kāi)，所以對(duì)水泥混凝土的品質(zhì)會(huì)產(chǎn)生很壞的影響。但急凝程度取決于C3A含量及水泥比表面積大小程度等。當(dāng)C3A含量在8%以下，比表面積不超過(guò)320㎡/kg時(shí)，一般還不會(huì)產(chǎn)生急凝；當(dāng)C3A含量較低，而比表面積較高時(shí)仍有可能產(chǎn)生急凝。但不摻石膏的水泥熟料是較難粉磨的，由于水泥中缺少 CaSO4含量，即生成的鈣礬石與硅酸鈣凝膠比例失調(diào)，造成水泥強(qiáng)度受到一定影響。當(dāng)水泥中低摻量石膏時(shí)，對(duì)水泥的調(diào)凝時(shí)間并不能起到有效作用；試驗(yàn)證明水泥中SO3含量達(dá)到1.5以上調(diào)凝時(shí)間作用有顯著改善。但由于SO3過(guò)高時(shí)對(duì)水泥體積產(chǎn)生膨脹破壞，所以，要注意根據(jù)石膏中SO3含量來(lái)確定水泥中石膏摻量，一般石膏摻量在3~6%之間。1.5水泥中的SO3含量GB175—2007通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，水泥中SO3含量不得超過(guò)3.5%。水泥中的SO3含量主要來(lái)自石膏中，石膏的摻入量對(duì)水泥的凝結(jié)、強(qiáng)度、干燥收縮、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、體積穩(wěn)定性、吸水膨脹及水化速率等都有一定或顯著的影響。所以石膏摻量有個(gè)最佳值范圍的問(wèn)題。水泥中一定范圍內(nèi)的SO3含量控制著C3S的水化，C3A與SO3反應(yīng)生成鈣礬石則在誘導(dǎo)期維持漿體流動(dòng)性，鈣礬石的生成對(duì)凝結(jié)時(shí)間并沒(méi)有直接影響，直至硅酸鈣凝膠（C-S-H）的大量形成漿體流動(dòng)性減小逐漸變硬，水泥漿體出現(xiàn)從初凝到終凝。石膏的摻入影響到C3S、C3A的水化與體積的穩(wěn)定性，最佳摻入量應(yīng)對(duì)應(yīng)最大強(qiáng)度和最小干縮。而事實(shí)上石膏摻量并不能確定對(duì)應(yīng)最大強(qiáng)度與最小干縮；因此，實(shí)際水泥生產(chǎn)中采用控制摻量范圍。但當(dāng)石膏含量過(guò)多，在漿體凝結(jié)后仍會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的鈣礬石，并導(dǎo)致漿體微結(jié)構(gòu)膨脹破壞。而石膏含量過(guò)少會(huì)產(chǎn)生Aft相 不足，使得水泥水化和強(qiáng)度發(fā)展變得延緩，并受一定影響。水泥中一定的適量含堿量會(huì)增加對(duì)應(yīng)石膏最佳摻量的范圍。1.6水泥中混合材的摻入在磨制水泥過(guò)程中，為了增加水泥產(chǎn)量，降低水泥生產(chǎn)成本與改善水泥的某些性能，常摻入一定量的礦物混合材。這些混合材的摻入，可以延緩水泥的水化速度，提高水泥的保水性能與粘度，對(duì)水泥早期強(qiáng)度有所下降，但后期強(qiáng)度能達(dá)到或超過(guò)不摻混合材的水泥。對(duì)新拌混凝土塌落度損失有延時(shí)作用。目前混凝土公司均采用摻混合材的方法拌制混凝土，適量的混合材摻入對(duì)混凝土的施工性能與耐久性有利，能降低混凝土裂縫機(jī)率。水泥中混合材有?；郀t渣、粉煤灰、火山灰、石灰石、煤干石、鋼渣、煤渣、窯灰等。由于混合材品種及摻量不同，對(duì)水泥產(chǎn)生的品質(zhì)性能變化也有差異，摻礦渣的水泥具有一定的泌水性，而摻窯灰、煤渣的水泥時(shí)有標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量偏大，干燥收縮也大。對(duì)混凝土的徐變、抗?jié)B、抗凍融性能會(huì)產(chǎn)生不利影響，新拌混凝土的塌落度損失偏大，耐久性也會(huì)受到一定影響。1.7水灰比（水膠比）眾所周知，水灰比是設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)重要參數(shù)，根據(jù)水灰比法則，在一定范圍內(nèi)混凝土強(qiáng)度與拌和物的水灰比成正比，其水灰比（W/C）越小,混凝土強(qiáng)度和體積穩(wěn)定性越高。水泥膠砂同樣具有水灰比越小強(qiáng)度越高的性質(zhì)。對(duì)于相同水灰比而言，水泥水化程度越高，則水泥水化越趨于完全，而毛細(xì)孔和未水化水 泥顆粒的量相對(duì)越少，水泥石結(jié)構(gòu)密實(shí)，強(qiáng)度相對(duì)就高，耐久性就好。水灰比增大，毛細(xì)孔所占比例相應(yīng)增加，機(jī)體的密實(shí)度降低，而該水泥石的強(qiáng)度與耐久性隨之降低?，F(xiàn)代混凝土的很重要手段，充分利用外加劑的減水功效來(lái)降低混凝土的水灰比，使混凝土得以向高強(qiáng)、高性能發(fā)展。1.8氯離子的含量GB175—2007通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)中，增加了氯離子限量的要求，即水泥中氯離子含量不大于0.06%。氯離子在水泥中的含量得到限量是非常必要的?；炷林械穆入x子可稱得上多米諾骨牌效應(yīng)，主要來(lái)自水泥與外加劑中微量元素，在混凝土中極為少量，但長(zhǎng)期處在各種環(huán)境介質(zhì)中往往會(huì)造成不同程度的損害和整體破壞。而混凝土組成材料的特性及內(nèi)部缺陷更能造成混凝土損害和破壞，其中就與氯離子含量有相當(dāng)關(guān)系。一方面混凝土是一種多孔的多相無(wú)機(jī)復(fù)合材料，混凝土表面粗糙，尤其是有裂縫的表面狀態(tài)與陶瓷、金屬成相基層差異很大；混凝土本身抗凍、抗?jié)B、抗碳化及抗氯離子滲透能力起著侵蝕鋼筋構(gòu)筑物的關(guān)鍵作用。另一方面混凝土內(nèi)部氯離子含量同樣影響著結(jié)構(gòu)物中鋼筋的脫鈍，當(dāng)鋼筋表面的氯離子含量達(dá)到或超過(guò)臨界濃度時(shí)就產(chǎn)生脫鈍。如混凝土中一定量的氧和水供給，鋼筋陽(yáng)極處失去電子生銹，結(jié)構(gòu)進(jìn)入腐蝕階段，隨著時(shí)間的推延，脫鈍推進(jìn)的速度主要取決于外部環(huán)境及混凝土本身的氯離子含量 與缺陷及抵抗氯離子擴(kuò)散性能。脫鈍的鋼筋產(chǎn)生膨脹破壞構(gòu)造體，使構(gòu)筑物耐久性受到嚴(yán)重影響。1.9水泥中的堿含量水泥生產(chǎn)所采用的原材料中會(huì)帶入一些微量組分，這些小于1%的化學(xué)組分對(duì)水泥熟料的煅燒過(guò)程及礦物性能產(chǎn)生著重要的影響。微量組分中最主要的為氧化鈉（Na2O）和氧化鉀（K2O），通常以R2O=Na2O+0.658K2O百分?jǐn)?shù)表示。少量堿存在于水泥生產(chǎn)的原燃料中并不一定全是不利的影響，堿對(duì)降低水泥熟料煅燒溫度有利，主要是需看它以什么樣的形態(tài)存在于水泥熟料中。通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)中，要求P.O42.5水泥的堿（R2O）含量≤0.6%。水泥中堿含量高時(shí)給混凝土中發(fā)生堿骨料反應(yīng)提供了首要條件?；炷涟l(fā)生堿骨料反應(yīng)的條件為；1.混凝土中具有足夠的堿（堿含量3.0kg/m3）；2.骨料中具堿活性物質(zhì)；3.工程處在一定濕度的環(huán)境條件下。三個(gè)條件同時(shí)存在時(shí)才會(huì)發(fā)生堿骨料反應(yīng)。混凝土中堿含量大部分來(lái)自水泥與骨料中，還要我們注意的是常用的奈系減水劑中，Na2SO4含量在2~20%間不等，對(duì)混凝土中總堿量影響也是不容忽視的。含堿過(guò)高的水泥不僅提供給混凝土中一定量的堿組分，為引起堿骨料反應(yīng)創(chuàng)造條件，同時(shí)含堿過(guò)高的水泥因部分Na2O會(huì)進(jìn)入到C3A礦物中，增加了C3A礦物水化活性，這對(duì)水泥的需水量、凝結(jié)時(shí)間與對(duì)外加劑的適應(yīng)性都會(huì)產(chǎn)生影響，外加劑對(duì)混凝 土的保塌效果變差，拌和物塌損變快，凝結(jié)時(shí)間縮短，混凝土的工作性能降低。